前段时间有人问我：「你是怎么成为一名软件架构师的？」我们就此探讨了必备技能、经验，以及储备相关知识所需的时间和精力。除此之外，我也回顾了自己走过的路、使用或尝试过的技术，以及我从那些五花八门的工作中学到的东西。

网络：分层模型、TCP、UDP、HTTP、HTTPS

分层模型

• 应用层：负责处理特定的应用程序细节，如 HTTP、FTP、DNS
• 运输层：为两台主机提供端到端的基础通信，如 TCP、UDP
• 网络层：控制分组传输、路由选择等，如 IP
• 链路层：操作系统设备驱动程序、网卡相关接口

UDP

• UDP 头结构：来源端口、目的端口、长度域、校验和
• 特点：不可靠、无序、面向报文、速度快、轻量
• 适用场景：适用于即时通讯、视频通话等
• 应用：DHCP、DNS、QUCI、VXLAN、GTP-U、TFTP、SNMP

TCP

• TCP 头结构：来源端口、目的端口、序号、确认序号、SYN/ACK 等状态位、窗口大小、校验和、紧急指针
• 特点：面向字节流、有拥塞和流量控制、可靠、有序、速度慢、较重量，通过滑动窗口实现流量控制、用塞控制
• 适用场景：文件传输、浏览器等
• 应用：HTTP、HTTPS、RTMP、FTP、SMTP、POP3
• 三次握手：

1\. C->S：SYN，seq=x（你能听到吗？）
2\. S->C：SYN，seq=y，ack=x+1（我能听到，你能听到吗？）
3\. C->S：ACK，seq=x+1，ack=y+1（我能听到，开始吧）

两方都要能确保：我说的话，你能听到；你说的话，我能听到。所以需要三次握手
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• 四次挥手:

1\. C->S：FIN，seq=p（我说完了）
2\. S->C：ACK，ack=p+1（我知道了，等一下，我可能还没说完）
3\. S->C：FIN，seq=q，ACK，ack=p+1（我也说完了）
4\. C->S：ACK，ack=q+1（我知道了，结束吧）

S 收到 C 结束的消息后 S 可能还没说完，没法立即回复结束标示，只能等说完后再告诉 C ：我说完了
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HTTP

• 超文本传输协议，明文传输，默认 80 端口
• POST 和 GET：Get 参数放在 url 中；Post 参数放在 request Body 中
• 访问网页过程：DNS 域名解析、TCP 三次握手建立连接、发起 HTTP 请求

HTTPS

• 默认 443 端口，使用 SSL 协议对 HTTP 传输数据进行了加密，安全
• 加密过程：Client/Server 通过非对称加密生成密钥，然后用这个密钥去对称加密传输数据

算法：数据结构、常用算法

数据结构

• 数组、链表
• 栈、队列
• 散列表
• 树、堆、图

常用算法

• 排序
• 双指针、滑动窗口、字符串
• 递归、分治、二分
• 回溯、贪心、动态规划

Java 基础：StringBuilder、泛型擦除、Exception、IO、容器

StringBuilder

• StringBuffer 线程安全，StringBuilder 线程不安全
• +实际上是用 StringBuilder 来实现的，所以非循环体可以直接用 +，循环体不行，因为会频繁创建 StringBuilder
• String.concat 实质是 new String ，效率也低，耗时排序：StringBuilder < StringBuffer < concat < +

泛型擦除

• 修饰成员变量等类结构相关的泛型不会被擦除
• 容器类泛型会被擦除

Exception 和 Error

• Exception 和 Error 都继承自 Throwable
• Error 大部分是指不可恢复的错误状态，比如 OOM，所以也不需要捕获
• Exception 分为 CheckedException 和 UnCheckedException
  • CheckedException：必须显式捕获，受编译器检查，比如 io 操作
  • UnCheckedException：不用显示捕获，比如空指针、数组越界等

IO 、 NIO、 OKIO

• IO 是面向流的，一次一个字节的处理，NIO 是面向缓冲区的，一次产生或消费一个数据块
• IO 是阻塞的，NIO 是非阻塞的
• NIO 支持内存映射方式
• okio 相比 io 和 nio，api 更简单易用
• okio 支持超时机制
• okio 引入 ByteString 空间换时间提高性能
• okio 采用 segment 机制进行内存共享，节省 copy 时间消耗

ArrayList、LinkedList

• ArrayList
  • 基于数组实现，查找快：o(1)，增删慢：o(n)
  • 初始容量为10，扩容通过 System.arrayCopy 方法
• LinkedList
  • 基于双向链表实现，查找慢：o(n)，增删快：o(1)
  • 封装了队列和栈的调用

HashMap 、HashTable、HashSet

• HashMap（允许 key/value 为 null）

  • 基于数组和单向链表实现，数组是 HashMap 的主体；链表是为解决哈希冲突而存在的，存放的是key和value结合的实体
  • 数组索引通过 key.hashCode（还会二次 hash） 得到，在链表上通过 key.equals 索引
  • 哈希冲突落在同一个桶中时，直接放在链表头部（java1.8后放到尾部）
  • JAVA 8 中链表数量大于 8 时会转为红黑树存储，查找时间由 O(n) 变为 O(logn)
  • 数组长度总是2的n次方：这样就能通过位运算实现取余，从而让 index 能落在数组长度范围内
  • 加载因子（默认0.75）表示添加到多少填充比时进行扩容，填充比大：链表较长，查找慢；填充比小：链表短，查找快
  • 扩容时直接创建原数组两倍的长度，然后将原有对象再进行hash找到新的index，重新放

• HashTable（不允许 key/value 为 null)

  • 数据结构和 HashMap 一样
  • 线程安全

• HashSet

  • 基于 HashMap 实现，元素就是 HashMap 的 key，Value 传入了一个固定值

ArrayMap、SparseArray

• ArrayMap

  • 基于两个数组实现，一个存放 hash；一个存放键值对
  • 存放 hash 的数组是有序的，查找时使用二分法查找
  • 发生哈希冲突时键值对数组里连续存放，查找时也是通过 key.equals索引，找不到时先向后再向前遍历相同hash值的键值对数组
  • 扩容时不像 HashMap 直接 double，内存利用率高；也不需要重建哈希表，只需要调用 system.arraycopy 数组拷贝，性能较高
  • 不适合存大量数据（1000以下），因为数据量大的时候二分查找相比红黑树会慢很多

• SparseArray

  • 基于 ArrayMap，key 只能是特定类型

Concurrent 集合

• ConcurrentHashMap
  • 数据结构跟 HashMap 一样，还是数组加链表
  • 采用 segment 分段锁技术，不像 HashTable 无脑直接同步 put 和 get 操作
  • get 操作没有加锁，因为 value 用 volatile 修饰来保证可见行，性能很高
  • java1.8 后去除分段锁，采用 CAS 乐观锁加 synchronized 来实现

LRUCache 原理

• 基于访问顺序排序的 LinkedHashMap 实现，最近访问的会排在最后

最后

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